BIOLOĢISKIE AUGU AIZSARDZĪBAS UN MĒSLOŠANAS LĪDZEKĻI

Azotobakterīns
(azotobakters)

Ar azotobakteru plašākā nozīmē saprot mikrobioloģisku preparātu, kas satur vienu vai vairāku sugu mikroorganismus, kas aktīvi ņem dalību slāpekļa pārvērtības procesos. Šaurākā nozīmē ar to saprot vienu konkrētu mikroorganismu sugu ar tai raksturīgām sugas īpatnībām.

Azotobakters pasaules literatūrā ir aprakstīts jau sen. Beijerinks 1901. gadā to izdalīja un aprakstīja. Šī baktērija, pateicoties savai praktiskai un zinātniskai nozīmei, pievērsa sev daudzu valstu mikrobiologu uzmanību.

Jau pagājušā gadsimta sākumā tika risināts jautājums par augsnes bagātināšanu ar slāpekli, esot (ievadot) augsnē aerobiem mikroorganismiem, kuri uzkrāj brīvo slāpekli. Šeit nozīme ir arī apkārtējās vides procesiem, kuri būtiski iespaido slāpekļa saistīšanu.

Azotobaktera darbības principi

Pielietojot azotobakteru, izdodas uzlabot augu apgādi ar slāpekli. Taču ir daudz un dažādi eksperimentālie darbi, kas atšķirīgi skaidro šo procesu.

Daži autori uzskata, ka azotobaktera ievadīšana augsnē pastiprina atmosfēras slāpekļa saistīšanas procesu un tas savukārt sekmē augu apgādi ar slāpekli un palielina slāpekļa saturu augsnē. Šis uzskats, protams, veidojies, analizējot eksperimentālos datus. Taču šī saistīšana ir atkarīga arī no blakus mikrofloras, kas sekmē šo saistīšanās procesu tā, piemēram, slāpekļa saistīšanos sekmē baktērijas Clostridium klātbūtne.

Savukārt ir dati, kas liecina, ka vienlaicīgi ievadot azotobakteru augsnē, ievada arī krītu un slāpekļa uzkrāšanās intensitāte bija ievērojama.

Ir arī salīdzinoši dati par to vai slāpeklis efektīgāk uzkrājas augsnē ar augu vai bez tā. Pārliecinoši dati liecināja par auga nepieciešamību augsnē. Protams, process ir atkarīgs arī no auga sugas.

Par azotobaktera ietekmi uz slāpekļa bilanci var spriest no eksperimentiem ar auzām nabadzīgā podzolētā augsnē, kurā ienesa fosforu un kāliju, mikroelementu maisījumu un salmus kā enerģētisko materiālu. Dati liecināja par azotobaktera pozitīvo nozīmi slāpekļa bilances veidošanā.

Azotobaktera ietekme uz slāpekļa balansu

Mēģinājumu varianti	Slāpekļa daudzums (mg/kg augsnes) sākumā	Slāpekļa daudzums (mg/kg augsnes)	Slāpekļa daudzums augā(mg/kg auga)	Kopējā slāpekļa bilance (mg)
Kontrole	85,2	61,0 62,8	22,1 24,2	-0,1
Azotobakters	85,2	75,2 72,1	50,6 45,9	+36,6

Ir pārliecinoši dati par to, ka, ja augsnē neienes azotobakteru, tad tas dabīgā ceļā tur parādās pēc pāris gadiem un tad jau šī raža ir ievērojami mazāka.

Azotobaktera dzīvotspēju augsnē palielina kūtsmēslu piedevas, kā arī CaCO₃ piedeva. Šai gadījumā azotobaktera darbība norisinās arī bez auga līdzdalības. Pie tam šī aktīvā darbība var norisināties bez auga līdzdalības vairākus gadus.

Ja substrātā, kas sastāv no smiltīm, glūdas, kūdras, krīta, azotobaktera, celulozes baktērijām, auzu salmiem slāpekļa daudzums palielinājās par 55%, salmos – par 14% salīdzinot ar kontroli.

Bakterizējot egļu, priežu sēklas palielināja kopējo slāpekļa saturu dažādās auga daļās par 11- 22%.

Novērots arī bagātīgāks aminoskābju klāsts bakterizētās lucernas, pupiņu sēklās.

Kartupeļu bumbuļos, kas bakterizēti ar azotobakteru, palielinājās slāpekļa daudzums 0,65% kontrolei pret 0,82% bakterizētam. Augsnē dažos gadījumos slāpekļa saturs palielinājās pat par 18-20% salīdzinot ar kontroli.

Saistīto slāpekļa daudzumu var aptuveni aprēķināt. Vienā ha tiek fiksēts apmēram 225 g slāpekļa. Šis aprēķins dibināts uz apsvēruma, ka 1 miljards azotobaktera šūnu satur 0,1 mg slāpekļa. Augsnē, kur 1 g ir 50 miljonu šo baktēriju šūnu. Azotobaktera 100 miljonu šūnu par 6 dienām saista 0,3 mg slāpekļa. Ja pieņem, ka 1 g augsnes vidēji ir 1000 azotobaktera šūnu, tad veģetācijas laikā (150 dienās) 1 ha uzkrāsies šie 225 g.

G augsnes x 10 baktērijas x 0,3 mg N x 150 dienas

10 baktērijas x 6 dienas

Ir stipri vienkāršoti sacīts, ka augs tūlīt izmanto azotobaktera sarūpēto slāpekli. Visbiežāk tas notiek šūnu mineralizācijas rezultātā.

Ir dažādi dati par to, kā notiek azotobaktera vairošās augsnē. Ir dati, ka vairošanās cikls notiek diennakts laikā, citi dati liecina, ka azotobaktera skaita dubultošanās notiek 5 – 7 dienu laikā, taču šajā gadījumā azotobakters augsnē atradās adsorbētā stāvoklī. Taču parasti, ievadot augsnē azotobakteru, augiem izmantojamais slāpekļa daudzums palielinās. Ir dati, ka azotobakters tieši neapgādā augus ar slāpekli, izdalot slāpekļa savienojumus apkārtējā vidē. Augi izmanto mineralizētās azotobaktera šūnas, taču tas nenotiek ātri.

Azotobaktera šūnās veidojas amonjaks. Taču dažās kultūrās amonjaks nav atrasts, ne jauna šūnās, ne vecās. Ja vecās azotobaktera šūnās konstatē amonjaku, tad tas var būt izveidojies pēc šūnu autolīzes. Dažos gadījumos amonjaks rodas netīrās kultūrās, dažreiz šo pavadošo mikrofloras vidū var būt amonificējošās baktērijas. Vēl nevajag aizmirst, ka azotobaktera šūnās atrodas enzīms argināze, kuras darbības rezultātā veidojas ornitīns un urīnviela.. Tā kā daudzi azotabaktera celmi veido ureāzi, tad urīnviela pārvēršas amonjakā. Tādā kārtā, zināms amonjaka daudzums normāla metabolisma rezultātā var nokļūt azotobaktera kultūrās, un šis veids nekādā gadījumā nav saistīts ar slāpekļa saistīšanu no gaisa.

Pie slāpekļa veidošanas no gaisa nozīme ir fermentam – nitrogenoksidāzei. Šī fermenta darbības rezultātā ar molekulāro slāpekli var veidoties savienojumi, bagāti ar slāpekli. Kā pirmie šādi savienojumi ir hidrazīna atvasinājumi. Azotobakters pirmām kārtām izmanto hidrazīna slāpekli. Atkarībā no hidrazīna koncentrācijas slāpekļa saistīšana var būt bremzējoša vai stimulējoša. Hidrazīns pieder pie savienojumiem, kas sadalās pat sterilos apstākļos. Tāpēc hidrazīna bremzējošais efekts var parādīties īslaicīgā azotobaktera darbības laikā, bet ilgstošā darbības laikā šis efekts izlīdzinās. Viena azotobaktera šūna var saistīt noteiktu slāpekļa daudzumu. Ir arī novērojumi, ka jo intensīvāk dalās azotobakters, jo mazāk uzkrājas slāpeklis.

Bioloģiski aktīvu vielu veidošana

Augi paši izstrādā bioloģiski aktīvas vielas, taču, ja augsnē tiem šīs vielas pievada, tad tie reaģē ļoti pozitīvi. Tāpēc arī azotobakters var būt viens no faktoriem, kas tādā veidā iedarbojas uz augu. Par to liecina fakti, ja ir bakterizētas augu sēklas, tad palielinās dīgšanas enerģija, augšanas enerģija.

Ir novērojumi, ka, ja augsnē, kurā ienesti savienojumi kā superfosfāts, krīts, minerālie slāpekļa savienojumi. Uz šāda fona linu un kviešu sēklas tika apstrādātas ar azotobakteru. Neskatoties uz to, ka minerālais slāpeklis bija pietiekoši, azotobaktera ienešana palielināja ražu par 25,4%. Ir novērojumi, ka azotobakters ar vājām slāpekļa saistīšanās spējām palielina auga dīgšanas enerģiju un ražu kopumā. Savu pozitīvo ietekmi azotobakters veic pat tad, ja tas augsnē atrodas neilgi, respektīvi, kaut kādu apstākļu dēļ iet bojā, t.i., neveic savas metabolistiskās funkcijas.

Azotobaktera iedarbībā izmainās pat auga sakņu sistēma. Azotobaktera spēja veidot bioloģiski aktīvas vielas ir viens no šī preparāta darbības veidiem uz augu.

Azotobaktera pielietošanas gadījumā palielinās mikroorganismu skaits rizosfērā.

Azotobaktera ietekme uz augu saslimšanu

Bakterizējot sēklas ar azotobakterīnu novēro mazāk saslimšanas ar sēņu un baktēriju slimībām. Piemēram, bakterizēti kartupeļi saslima ar lakstu puvi 3,5 % pret 78% nebakterizētu. Ievietojot azotobakterīnu kūdras kubikos, kuros tika audzēti kāpostu dēsti par 43 % samazinājās saslimstība ar Plasmodiophora brassiceae.

Pupiņām pēc bakterizācijas par 4% samazinājās saslimstība ar plankumainību, ko izsauc Ps.vigne., taču nenovērsa saslimstību ar Xanthomonas phaseoli. Iespējams, ka šādas darbības izpausmes ir saistītas ar to, ka azotobaktera klātbūtne sekmē fitopatogēnu antagonistu attīstību. Ir dati par to, ka azotobakters sekmē pseudomonu attīstību, kuras savukārt neļauj attīstīties virknei patogēnu, kā - Alternaria, Venturia, Sclerotinia, Rhizoctonia, Phytium..

Kartupeļu bakteriālās puves samazināšanās azotobaktera lietošanas gadījumā, liek domāt, ka šīs patogēnās baktērijas nespēj pilnvērtīgi attīstīties azotobaktera klātbūtnē.

Daži autori izsaka domu, ka tādas patogēnās sēnes, kā Tilletia tritici un Cercosporella nespēj inficēt augus, jo tiem trūkst vajadzīgo vitamīnu un auksīnu. Azotobakters šīs vielas rada, taču augu saslimstība nepalielinās, bet gan samazinās. Tāpēc auga imunitāti nevar saistīt ar bioloģiski aktīvu vielu veidošanu.

Azotobakters kā indikātororganisms

Daži mikroorganismi var kalpot kā indikātororganismi, norādot uz vienas vai otras vielas klātbūtni augsnē. Azotobaktera klātbūtne augsnē norāda uz krīta un fosfora klātbūtni augiem izmantojamā formā. Ja augsnē azotobaktera daudzums nemainās, tad tas ļauj secināt, ka izmantojamā slāpekļa daudzums nav izmainījies, vai, ja azotobaktera daudzums palielinās, tas liecina, ka izmantojamā slāpekļa daudzumi samazinās.

Arī par molibdēna saturu augsnē var spriest pēc azotobaktera daudzuma.

Ja augsne nav kultivēta, tad tajā ir maz azotobaktera, palielinoties kultivēšanas efektivitātei, palielinās arī azotobaktera daudzums.

Azotobakters var kalpot arī kā indikators indīgu ķīmisku vielu saturam augsnē. Saindētās augsnēs azotobakters neiedzīvojās.

Procesi, kas iespaido slāpekļa saistīšanu

Svarīga ir temperatūras loma šajā slāpekļa saistīšanas procesā. Var skaitīt par pierādītu faktu, ka optimālā temperatūra slāpekļa saistīšanai ir robežās no 10 līdz 30° C.

Nozīme ir augsnes reakcijai, pH robežās no 8,4 līdz 6,2 ir nemainīgs un atbilst 7 g fiksētā slāpekļa uz 1 g izmantotā enerģijas avota. Mainoties augsnes reakcijai no šīm pieminētām vērtībām, mainās arī slāpekļa saistīšanās. Galējā pH robeža mūsu kultūrām ir 5,0.

Gaisa klātbūtne dažādi iespaido slāpekļa saistīšanu un te var būt lielas dažādības.

pH ietekme uz azotobaktera vairošanos

pH sākuma lielums	Šūnu svars (mg) pēc 3 diennaktīm	Šūnu svars (mg) pēc 5 diennaktīm
Azotobacter vinelandii
6,0	27	102
7,0	92	110
7,3	108	114
7,6	107	112
7,9	111	113
Azotobacter  agile
6,0	23	116
7,0	60	123
7,3	124	127
7,6	119	125
7,9	121	-